DE1017696B - Anordnung zur ununterbrochenen Regulierung der Geschwindigkeit und des Moments einer getriebenen Welle, besonders fuer Fahrzeuge u. dgl. - Google Patents

Anordnung zur ununterbrochenen Regulierung der Geschwindigkeit und des Moments einer getriebenen Welle, besonders fuer Fahrzeuge u. dgl.

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DE1017696B
DE1017696B DEA23055A DEA0023055A DE1017696B DE 1017696 B DE1017696 B DE 1017696B DE A23055 A DEA23055 A DE A23055A DE A0023055 A DEA0023055 A DE A0023055A DE 1017696 B DE1017696 B DE 1017696B
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internal combustion
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    • F16H3/00Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
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    • F16H3/727Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
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Description

  • Anordnung zur ununterbrochenen Regulierung der Geschwindigkeit und des Moments einer getriebenen Welle, besonders für Fahrzeuge u. dgl. Die Erfindung bezieht sich: auf eine Anordnung zur ununterbrochenen- Regulierung dier Geschwindigkeit und. des Moments einer getriebenen Welle, insbeisonr dere, für Fahrzeuge u, dgl., nach Patent 932 878, bei der eine zweite elektrisches Gleichstromma.schine mit separater Felderregung an. die, getriebene oder treib.cnde Welle angeschlossen und. ihr- Anker elektrisch mit dem Anker der ersten elektrischen. Gleic:hstrominaschine in Reihe, geschaltet ist.
  • Es sind bereits Einrichtungen. zum Betrieb von Zügen, bekan.ntgewo-rden, bei denen d!er Triehwagen die! Treibmaschinei, zwei elektrische Maschinen und ein. Umlaufgetriebe- aufweist. Dort muß aber; wenn diel Maschine vom Genteratarbetrieh. auf @'Iote:rb:etrieib übergehen soll, die Maschine selbst mittels einer Bremsscheibe stillgewitzt werden, worauf die elektrischen Kupplungen mittels eines Schalters umgeschaltet werden müssen, was aber lästig und. zeitraubend ist. Dieses Abstellen der Maschine ist mit der erfindungsgemäßen. Anordnung nicht nötig, da, hier der Übergang vom Gen ,erato,rbetrieib auf den Motorbetrieb bzw. umgekehrt vollkommen. kontinuierlich und selbsttätig vor sich. geht. Außerdem werden mit der Anordnung nach der Erfindung die Größe und das Gewicht der Maschine unter Beibehaltung der großen Regu:lierintervaJle erheblich verringert.
  • Gemäß der Erfindung ist die Einrichtung so getroffe:n, daß beide elektrischen Maschinen für eine Höchstleistung bemessen sind, die- stets geringer als die Höchstleistung der Kraftmaschine; bei höchster Drehzahl ist. Hierbei begrenzt das Mittel zur Ein-Stellung der Felderregung der zweiten elektrischen Maschine und somit der erwähnten Relativgeschwindigkeit während der Periode, während der die- Dreh;-zahl der Kraftmaschine geändert wird, diese Felderregung auf einen solchen Höchstwert, d.a,ß die induzierte Ankerspannung in der zweiten elektrisc .ein. Masch.in.e niedriger ist als die induzierte Ankerspannung in, der ersten elektrischen Maschine und eiinei im Verhältnis zu der letztgenannten Spannung entgegengesetzte Polarität ha,t, auch in dem Augenblick, in: dein die Kraftmaschine ihre niedrigste, vorher bestimmte -Anlaufdrehzahl hat.
  • Bei einer vorzugsweise zur Anwendung gelangenden: Awsführungsform der Erfindung ist die erste eIektrische Maschine für eine zugeiführte Leistung messen, die der Höchstleistung der Kraftmaschine bei der niedrigsten Anlaufdrehzahl mindestens gleich ist oder sie filre;rsteigt.
  • In den Zeichnungen. sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt, und. zwar ist Fig. 1 eine schematische Ansicht einer An.triebsvo@rrich.tung gemäß der Erfindung; Fig. 2 veranschaulicht eine Kurve des Geschwindigkeitsverhältnis.ses zwischen: der Weile, des Antriehsinotors und der die :Leistung abgehend.eil Welle der Antriebsvorrichtung; Fig. 3 zeigt ein entsprechende abgeänderte Kurve:, und Fig. 4 zeigt eine ähnliche: Kurve, für eine. Antriebsvorrichtung gemäß der Fig. 1 mit Stu.feli:rä&:rn; Fig. 5 veranschaulicht schematisch eines erste, abgeänderte Anordnung der Antrieb-svorriehtung im Vergleich zu Fig. 1; Fig. 6 veranschaulicht eine zweite abgeänderte Anordnung der Antriebsvorrichtung im Vergleich zu Fig. 1. und 5 ; Fig. 7 veranschanlich.t eine dritte- abgeänderte Anordnung der Antriebsvorrichtung im Vergleich zu, den Fig. 1, 5 und 6; Fig. 8 veranschaulicht schematisch: eine vierte a:bgeände,rte Anordnung der Antriebsvorrichtung im Vergleich: zu: den Fig. 1, 5 bis 7; Fig. 9 veranschaulicht schematisch eine fünfte Anordnung der Antriebsvorrichtung im Vergleich zu den Fig. 1 und 5 bis 8; Fig. 10 veranschaulicht eine sechste, ab-' etänderte, Anordnung der Antriebsvorrichtung im Vergleich. zii, den Fig. 1 und 5 bis 9; Fig. 11 veranschaulicht schematisch. eine abgeänderte Anordnung der Feldwicklungen des zweiten Generators im Vergleich zu Fig. 1.
  • Die, Erfindung betrifft eine: Kombination, welche die Vorrichtungen, für die rein mechanische Kraftübertragung bei Automobilen, Motorfahrzeugen. Lokotnotiv en us-w. sowie die Vorrichtungen enthält, welche für die rein; elektrische Übertragung mittels zweiier Gleichstromeinheiten verwendet werden., wie beispielsweis i bei elektrischen Diesel-Lokomotiven. Die Einstellung des Drehmoinen:tes und. der Geschwindigkeit der angetriebenen Welle erfolgt in dem erstgen:ann.ten Fall durch Änderung der Brennstoffzufuhr und durch Bestätigung der Stufenräder und in, dem letztgenannten Fall durch Einstellen. der Erregung der Gleichstromeinheiten, wodurch, die mit der angetriebenen Welle verbundene Gleichstromeinheit eine sich ändernde Spannung erhält.
  • Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin, mit einem gewissen. festgesetzten Arbeitsprograinm in. der Lage zu sein, die Größe der beiden Gleichstromeinheiten. willkürlich zu verringern und trotzdem dieselben: Arbeitseigenschaften: wie bei einer reinen elektrischen Übertragung zu haben. Dies bedeutet, d:aß bisher unierwartete Möglichkeiten. für die Anwendung eines stetigen- Wechsels der Geschwindigkeit und. des Drehmomentes geschaffen werden, zumal die elektrischen; Einheiten. leichtwenig umfangreich und billig gemacht werden. können. Zu derselben Zeit werden, die elektrischen Übertragungsverluste verringert, was wiederum einer erhöhten Leistung gleichkommt, die sich der Leistung eines rein mechanischen Getriebes nähert.
  • Die Einstellung der Geschwindigkeit der a,ngetrieh@en@,m: Welle kann erfindungsgemäß fortlaufend. vom. 0-bis zu irgendeiner gewünschten maximalen. Geschwindigkeit ia"iizax gemäß dem Arbeitsdiagramm der Fig. 4 gemacht werden:. In, diesem beschriebenen Fall beträgt die Größe der elektrischen: Einheiten nur ein. Neuntel der Größe einer Einheit, welche" für die reine elektrische Übertragung erforderlich wäre. Das Diagramm der Fig. 4 veranschaulicht die Geschwindigkeit n, dier getriebenen. Welle als Funktion, der Geschwindigkeit na des Antriebsmotors. Es ist somit innerhalb des Intervalls n,Ymina bis n.Ymax möglich, ununterbrochen, die Geschwindigkeit der angetriebenen Welle einzustellen, ohne d.aß die Geschwindigkeit n. der Antriebswelle geändert wird. Wenn der Antriebsmotor eine Verb.rennungskraftmäschine ist, ist es somit möglich, bei einer konstanten: Brennstoffzufuhr auch einen. konstanten. Effekt l1' bei allen Geschwindigkeiten der angetriebenen Welle innerhalb des oben erwähnten Intervalls zu. benutzen.
  • Die Kombination erlaubt aber nicht etwa, nur einen Kraftfluß in. der Richtung von der Antriebseinheit zu der angetriebenen Welle, sondern. auch in, der umgekehrten Richtung. Wenn somit die Erfindung bei einem Automobil verwendet wird:, kann, die kinetische Energie dcrs Autemobils auf die Verbrenn:ungskra.ftmaseh.ine z urt 'ick,c- - führt wcrden, wenn eine Bremswirkung zn erwünscht ist. Die Verbrennungskra.ftmaschine a.rbzitet alsdann. ohne, Brennstoffzufuhr wie ein Kompressor, und die Arbeitseigenschaften werden, trotzdem die Arbeitsrichtung umgekehrt ist, diejenigen der Fig.4 Bein.
  • Die elektrische Übertrag ung ist im Maschinenbau dic einzige bekannte Methode, welche eine Einstellung des Drehmomentes und der Goschwin.digkeit in beiden Kraftrichtungen bei unveränderter Geschwindigkeit für die Antriebseinheit erlaubt. Die elektrische Übertragung nimmt somit im modernen Maschinenhau eine zentrale Stellung ein., jedoch ist ihre allgemeine Anwendung durch, diei Tatsache beschränkt, daß sie, starke Gleichstro.nieinheiten erfordert, deren Gewichte und Abmessungen in dem Verhältnis zunehmen.
  • Die erwähnte Kombination ermöglicht auch die ständige Einstellung des Drehmomentes und der Geschwindigkeit in: beiden Kraftrichtungen bei unveränderter Geschwindigkeit der antreibenden Einheit und erlaubt ferner auch eine willkürliche Verringerung des Gewichtes und der Größe der elektrischen Einheiten, und somit auch deren elektrischen Verluste im Vergleich zu denen. einer reinen elektrischen Übertragung. Mit dem erfindungsgemäßen Getriebe nimmt die praktische Möglichkeit der Ausnutzung einer stetigen Einstellung des Drehmomentes und der Geschwindigkeit somit eine neue und günstigere Stellung ein.
  • In Fig.l bezeichnet 1 eine Verbrennungskraftmasch.ine, deren Geschwindigkeit durch Änderung der Brennstoffzufuhr mittels der beiden Ventile 2 und 3 geregelt werden kann. Das Ventil 2 wird in den- üblichen Weise: durch das Pedal 4 bestätigt, und in der weit offenen Stellung dieses Pedals wird ein maxiinaler Strom von Brennstoff durch dieses Ventil 2 hindurch bewirkt. Nenn das Pedal freigegeben wird, wird die Brennstoffzufuhr bis zu dem Punkt verringert, an dein die V erbrennungskraftmaschine im Leergang arbeiten: wird.
  • Das Ventil 3 wird durch einen. Zentrifuga,lregulator 5 gesteuert, der mechanisch mit der Welle der Verbrens nungskraftmasehine gekuppelt ist und durch die Feder 6 gesteuert wird, welche mit dem Bedienungshandgriff 7 verbunden ist. In einer gewissen Stellung des Handgriffes 7 schließt der Zentrifuga.lregulator 5 das @'en:til 3, wenn. die Geschwindigkeit der Verbrennungskra.ftmaschine entsprechend der eingestellten Lage erreicht worden ist. Wenn die Maschinengeschwindigkeit um einen gewissen: erlaubten Spielraum unter diesen Wert fällt, öffnet sich, das Ventil 3. Infolge dieser Einrichtung ist der Fahrer niemals imstande, mit dein Pedal 4 eine höhere Geschwin.digkoit für die Verbrennungsmaschine zu erhalten, als die, welche der Einstellung des Handgriffes 7 entsprich,t. Der Arm 3', der mit dem Ventil 3 verbunden ist, schließt in, der Nähe seiner beiden. Endstellungen die beiden elektrischen Kontakte 8 bzw. 9, deren Funktionen weiter unten. noch näher erläutert werden sollen.
  • Die: Verbr'ennun:gskraftmasch.ine 1 ist über die Antriebswelle 10 mit dem Sonnenrad 11 eines Planetengetriebes verbunden, dessen beide anderem, Teile der Planetenradträger 12 und das Ringrad 13 sind. Von diesen. beiden ist der Planetenradträger 12 über die U-elle 14 mit der einen Hälfte einer Kupplung 15 verhunden, deren andere, Hälfte über die Welle 16 mit einem üblichen Räderkasten. 17 verbunden: ist, welcher keim dargestellten. Ausführungsbeispiel mit einem Stufengetriebe im Eingriff steht, wenn. der Handhebel 18 nach. links umgelegt ist, und wodurch eines direkte Kupplung bewirkt wird, wenn dieser- Hebel nach rechts umgelegt ist. Die die Leistung abgebende, Welle 19 des Räderkastens ist in, Wirklichkeit auch die die Leistung abgebende Wellet dieir vollständigen Antriebsvorrichtung und kann beispielsweise, mit der Hinterachse eines Automobils verbunden sein. Mittels der Kupplung 15 werden die Zwischenwellen 14 und 16 ausgerückt, wenn eine Zusatzspannung auf eine Arbeitsspule 20 übertragen wird, welche über den Hehelarm 15' auf die Kupplung 15 wirkt, wodurch der Kon.taltt 21 an einem Ansatz dieis Hebelarmes 15' geschlossen wird. Eine Änderung in dem Getriebe dies lt-Iideirl:a,ste(lis 17 erfolgt mittels der, beiden. Arbeitsspulen 22 und 23. Wenn, d;ie Zusatzspannung auf die Arl),eitss.puilf 22 übertragen wird, wird das Stufen:-ge rieibe eingerückt und verbleibt darauf in dieser Lage, bis, die Zusatzspannung auf die Arbeitsspule 23 iib:ertr-a,en wird., wodurch das Getriebe, für dein direkten Antrieb. umgeschaltet ist. Der Einstellungsbcre,ich, der erzielt wird, waren das Stufengetriebe umgestellt wird, wird, in folgendem mit Bereich. I her zeichnet, und der bei der direkten Kupplung erzielte Einstellungsbereich. wird mit Bereich 1I bezeichnet. Das Ringrad 13 in dem Planetenräderwerk ist mechanisch mit einem elektrischen Gleichstromgenerator- 24 gekuppelt, welcher als Reaktionseinheit bezeichnet und mit einer besonders. erregten Feldwicklung 25 versehen ist. Die Antriebswelle 10 ist über ein Übertraigungsgetriehe 26 an einen anderen Gleich!stro:mgenerator 27 angeschlossen, welcher mit einer Reihenwicklung 28 und einer getrennt erregten Feldwicklung 29 versehen ist. Die Anker der beiden Gleichstromeinheiten 24 und 2.7 sind elektrisch mittels eines Re-gulieirwid,eirstandes 30 miteinander verbunden:. Der Strom für die getrennte Erregung der Felder der Gleichstromeinheiten; und für die, Betätigungszwecke wird von der Batterie 31 entnommen. Die getrennrt erregte Wicklung 25 der, Reaktionseinheit 24 ist mit der Batterie übeir einen einstellbaren Widerstand 32 verbunden. Das magnetische Feld 0n, welches durch die Wicklung 25 erregt wird,, hat daher gewöhnlich eine konstante Größe- und Richtung. Das magnetische Feld welch,-,s durch die Feldwicklung 29 der Einheit 27 erregt wird, kann: von einem maximalen Wert in der einen Richtung bis zu demselben. maximalen, Wert in der entgegengesetzten Richtung mittels einer Reguliervorrichtung A eingestellt werden., die mechanisch mit einer Zusatzeinheit 13 verbunden ist.
  • Die , Reguliervorrichtung A weist einen Kontaktarm 33 auf, welcher die. Einstellung des magnetischen Feldes 0.e in der Einheit 27 bei seiner Bewegung über dem ringförmigen Widerstand 34 mit den, zugehörigen Kontaktbahnen 35 und 36 bewirkt.. In der Lagei der Fig. 1 bat sich der Kontaktarm 33 in der Uhrzeigerrichtung um einen Winkel a von: der An.fa.ngslage an dem Punkt a bewegt, woselbst der Kontaktarm 33 die maximale positive Spannung herstellt. Der Arbeitsstrom fließt von dem positiven Pol der Batterie zu denn Punkt a an den Widerstand 34 und da.r auf durch beide Zweige dieses Widerstandes bis zu dem Punkt b, der mit dem Minuspol der Batterie verhunden ist. Der \t'ideersta,nd 34 wirkt in. dieser Verbindung als Po:t-en.-tiometer, mit einer Nullspannung in den beiden mittleren Punkten. c und d, die beide elektrisch mit der einen Klemme der Feldwicklung 29 der Einhicit 27 verbunden: sind. Die andere Klemme dieser Feldwicklung ist mit der Kontaktbahn 36 verbunden und hat demzufolge dieselbe Spannung wie der Kontaktarm 33. Wenn. sich der Kontaktarm 33 von der Anfangslage bei a in der Uhrzeigerrichtung auf den Nullpunkt c zu bewegt, wird die Spannung in der Feldwicklung 29 von einem maximalen. Weirt in der einen Richtung bis auf Null am Punkt c verringert, und darauf wird diese Spannung wiederum nacheinander, aber mit. umgekehrter Spannung, zunehmen, wenn. der Kontaktarm in seini@r Bewegung fortfährt., um seinen maximalen Wert in der umgekehrten Richtung an dem Punkt b zu erhalten, an dem der Kontaktarm sich um einen Winkel von. 270° bewegt hat. Bei der fortgesetzten Bewegung deis Kontaktarmes 33 wird. die Spannung wieder an dem Punkt d bis auf Null verringert, uni wiederum ihren ursprünglichen Anfangswert an, dem Punkt a zu erreichen, nachdem der Arm sich um 360° bewegt hat. Derselbe Vorgang kann: dann wiederholt werden, Bei der Umsteuerung der Urndren:ungsrichtung des Kontaktarmes 33 wiederholen sich alle Phasen. des Vorganges in der umgekehrten Reihenfolge!.
  • Die Zusatzeinheit für den. Kontaktarm 33 besteht aus einenn Kolben 37, der durch Druckflüssigkeit betätigt wird, deren Strömungsrichtung mittels eines Ventils 38 durch. Vermittlung von elektrischen Spulen 39 und 40 eingestellt werden. kann.. Wenn.. die Spannung auf die Spule 39 übertragen wird, wird dass Ventil 38 umgeschaltet, so da,ß der Kolben 37 zwecks Weiterschaltung sich. von, links nach rechts bewegt, wobei das Ventil in dieser Lage. verbleibt, bis niuinmehr die Spule 40 Strom erhält., wenn. das Ventil 38 umgeschaltet wird, so daß der Kolben 37 sich. für die: Abwärtstransform.ierung in, der urngekehrten.Richtun g bewegt. Das Ventil 38 ist mit einem Ko:ntaktheibel 41 versehern, welcher in der einen. Endstellung einten Kontakt 41' in einem Arbeitskreislauf schließt, welcher zu der Arbeitsspule 23 führt., und der in seiner anderen Endstellung einen anderen Kontakt 41" in einem Arbeitskreislauf schließt, der zu der Spule 22 führt. Eine zusätzlichie Spannung zu beeiden dieser Arbeitskreisläufewird . nur erzielt, wenn. dieKupplung 15 ausgerückt und dein Kontakt 21 an der Kupplung 15 geschlossen ist. Diese- Hilfsspalinu,ng wird auf die Spulen 39 und 40 über dein Arm 3' an, dem Ventil 3 übertragen, wenn letzteries die, Kontakte: 8 und, 9 schließt; derKontakt 8 schließt hierbei den Stromkreis über die, Spule, 39, und. der Kontakt 9 schließt den Stromkreis über die Spule 40.
  • Diei Verbindung zwischen: der Zusatzeinheit B und der Reguliervorrichtung A besteht aus einer Zahnstange. 42, die mit dem Kolben: 37 und einem Zahngradl 43 gekuppelt ist, welches dein. Kontaktarm 33 antreibt. Der Durch,mess.er dieses Zahnrades 43 wird mit Bezug auf die: Länge: der Zahnstange 42 so. gewählt" da,ß ein. volleer Hub: des Kolbens voll. links nach rechts einer Winkelbewegung des Kontaktarmes 33 über einen Winkel von 360 -f- 270° = 630° entspricht.
  • Die erwähnte Zahnstange 42 ist mit einem Kontaktarm 42' versehen., welcher innerhalb des Intervalls von 270 bis 360° den positiven Pol der Batterie: mit der Spule 20 der Kupplung 15 verbindet und desgleichen mit dem oberen Pol des Kontälctes 21. Der Strom zu der Spule 20 geht durch einen Druckknopf 44 hindurch. Die Funktion dieses Druckknopfes besteht darin" ein. Ausrücken der Kupplung herbeizuführen, während die Verbrennungskraftmaschinee bei stillstehien:deem Wagen. angewärmt wird, ohne d.aß hierbei das Getriebe verschoben, wird; der Druckknopf wird niedergedriickt gehalten, bis die Maschine angewärmt ist.
  • Der Widerstand 30, der zwischen. die Anker der Gleichstromeinheiten eingeschaltet ist, wird selbsttätig und fortschreitend. mittels der Reguliervorrichtung C kurzgeschlossen., weilche einen Konta.ktarrn 45 aufweist, der während der An,laßpariode stufenweise diesen Widerstand kurzschließt, wenn die Ankerspannung in, der Gleichstromeinheit 27 steigt. Diese Funktion wird durch eine Magnetspule 46 und eine! Feder 47 herbeigeführt, welche der Magnetspule entgegenwirkt. Während des ersten. Teiles dieser Anilaßpe-rio,d.e befindet sich die Reguliervorrichtung A in ihrer An.-laufstellung, wobei der Kontakt 9 an dein Motor 1 geschlossen ist; der Kolben 37 wird, hierbei durch: die durch das Ventil 38 strömende Druckflüssigkeit in seine linke Endstellung gedrückt, und ein Kopf 48, der an dem Kontaktarm 42' angebracht ist, hält alsdann eine zweite kurzschließende Koii@taktvorricli;tung 49 für den Widerstand 30 unterbrochen.
  • Der Ringwiderstand 34 ist in der Lage, eine! inaximaJe Spannung der Feldwicklung 29 des Gene -,rators. 27 zuzuleiten, wodurch ein. magnetisches Feld in dieser Einheit während der Anlaßperiode hergestellt wird:, welches eine Ankerspannung in der Einheit 27 induziert, die kleiner als die Ankerspannung ist, welche in der Reaktionseinheit 24 induziert wird, so daß die Reaktionseiinheit als Generator während dieser Anlaßp@ario,dei arbeitet.
  • Durch den Kontakt 50 kann die Zuführung von Strom zu den Hilfsstromkreisen abgeschaltet weirden, beispielsweise in Kombination mit der Schalttaste, wenn das Fahrzeug parkt.
  • Daß die Anordnung gemäß Fig. 1 das Regulierergebnis ergibt, welches in dem Diagramm 4 dargestellt ist, verlangt ein, genaueres Studium der verschiedenen Arbeitsphasen, damit die Art des Funktionierens klar wird.
  • Es ist bekannt, daß eain Planetengetriebe der in Fig. 1 dargestellten. Art dieselben. Eigenschaften wie ein gewöhnliches Rädergetriebe! hat, wenn einer der vorhandenen drei Teilei, beispielsweise das Ringrad, fest gebremst gehalten wird, während die anderen beiden Teile mit den die Kraft zuführenden und die Kraft abgebenden. Wellen verbunden , sind. Die Größe- I, des Übersetzungsverhältnisses wird hier durch die Radien des Sonnenrades und der Planetenräder bestimmt, und. die Geschwindigkeit der Welle für die abgegebene Leistung wird alsdann fit, = -jil)z sein, wobei fit. die Geschwindigkeit der Welle für die zugeleitete Kraft ist. Das von leim festgebremsten Ringrad ab-so@rbie;rtei Drehmoment ist in. diesem Fall ein Reaktionsdrehmoment, welches keinen aktiven Teil in. lern Arbeitsprozeß darstellt und auch nicht irgendeine Wirkung ausführt.
  • Bei einem Planetengetriebc, welches in dieser Weise a;rb-itet, ist eine konstante Beziehung zwischen allen Drehmomenten vorhanden., da die Zahndrücke, die! auf jedes Planetenrad wirken, sich stets ausgleichen. Die. Folge hiervon; ist, da,ß alle Drehmomente der einzelnen. Teile innerhalb. des Planete getrieibes ihre Richtung gleichzeitig mit dem Kraftfluß ändern müssen, wenn die Umdrehungsrichtungen der die Kraft zuführenden und der die Leistung abgebenden Wellen unverändert bleiben.
  • Wenn gemäß dem Beispieil der Fig. 1 mittels der Reaktionseinheit 24 das Reaktionsdrehmoment ab,so@rbieirt oder hergestellt wird,, wird ein ständig a:rb,eiite,ndes elektromechanisches Getriebe, welches dieselben Eigenschaften wie ein gewöhnliches Zahnradgetriebe hat, mit der Übertragung k orzi.elt, wenn die Reaktionseinheit stillsteht, wobei aber eine jede positive oder negative Geschwindigkeit der Reaktionseinheit ein, anderes Übeirsetzu.n.gsverhältnis zeigt.
  • Wenn die Geschwindigkeit des 11 fit ist und diejenige des Planet,enradträgers 12 n,x und die des Ringrades 13 np ist, wird ein, solches Übersetzungsverhältnis durch folgende Formel bestimmt: Diese Formel kann auch wie folgt geschrieben werden ytx = ita -E Y,. , bei der na (= itlk) die Geschwindigkeit der Leistungswelle ist, wobei das Ringrad bei der bezeichneten Mittelgeschwindigkeit stillsteht, während eine, relative Geschwindigkeit zu iio ist, welche von. der Geschwindigkeit und Richtung von %, d. h.. von der Geschwindigkeit und Umdrehungsrichtung des Ringrades abhängt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 kann die mittlere Geschwindigkeit n, der- Leistungswelle 14 durch Änderung der Brennstoffzufuhr zu der Verbrennungskraftmaschine 1 mittels des Pedals 4 eingestellt werden. Die Einstellung der relativen Geschwindigkeit n,. erfolgt durch Feldregulierung, wobei die Erregung 0, der Gleichstromeinheit 27 mittels der Reguliervorrichtung A mit der zugehörigen Zusatzeinheit B eingestellt wird, wodurch die Ankerspannung dieser Einheit von einem positiven Wert in einen negativen. Maximalwert bzw. umgekehrt geändert wird. Da die Reaktionseinheit 24 finit einer konstanten Magnetisierung 0" arbeitet, wird diese Einheit, wenn sie unter dem Einfuß der obene.rwähn.ten Ankerspannung steht, mit einer sich ändernden Geschwindigkeit n, von einem maximalen. Wert in der einen. Umd,rehungsrichtung bis zu demselben maximalen Wert. in, der anderen. Umdrehungsrichtung arbeiten, was entsprechend dein Obengesagten bedeutet, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen den. Wellen 10 und 14 ständig von der einen äußersten Grenze bis zur anderen. geändert wird. Bei einer gewissen Geschwindigkeit fit. der Verbrennungskraftmaschine wird somit die Geschwindigkeit fitz der Welle 14 von zu u, -f- .n, oder umgekehrt geändert.
  • Mit der Anordnung gemäß Fig. 1 ist es somit möglich, auf Wunsch nicht nur die Geschwin.digkeitskomponenten ito und fit,. zu ändern, sondern auch die; Größe und Richtung des Drehmomentes, welches durch das Produkt des Ankerstromes i, welcher durch die Reaktionseinheit und das Feld OP dieser Einheit fließt, genau bestimmt wird. Wenn OP konstant ist, wird das Drehmoment ausschließlich durch die Größe und Richtung des Ankerstromes i bestimmt, der seinerseits von der eingestellten Feldspannung für die Gleichstromeinheit 27 abhängt. Eine Umkehr der Stromrichtung zwischen den Einheiten 24 und 27 bedeutet, daß alle Drehmomente in dem Planetenrädergetriebe umgekehrt werden und demzufolge auch der Kraftfluß.
  • Wenn die Anordnung nach Fig. 1 richtig arbeiten soll, ist es notwendig, daß die Richtung des Drehmomentes der Welle 14 so lange unverändert bleibt, wie Brennstoff der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird, aber umgesteuert wird, wenn die Brennstoffzufuhr abgestellt ist, wodurch eine Bremswirkung herbeigeführt wird.
  • Es hat sich herausgestellt, daß bei der erfindungsgemäßen Einrichtung die Reaktionseinheit 24 in Wirklichkeit bei ihrem Nulldurchgang (n,=0) in ihrer Richtung des Drehmomentes unverändert bleibt, indem sie beispielsweise vom Generatorlauf zum Motorlauf oder umgekehrt hindurchgeht. Bei allen anderen bisher bekannten Übertragungen, bei denen die, elektrische Einheit auf diese Weise veranlaßt wird, ihre Umdrehung von der einen Richtung in die andere ausschließlich durch Umsteuerung der zugeführten Ankerspannung zu ändern, steuert diese auch gleichzeitig die Richtung des Drelunomentes bei diesem Nulldurchgang um. Die-Erfindung gibt somit in dieser Beziehung einen unerwarteten und überraschenden Effekt, welcher die Folge einer gegenseitigen Einwirkung zwischen dem elektrischen Kraftfluß in den Gleichstromeinheiten und dem mechanischen Kraftfluß in dem Planetenräderwerk ist, was durch Versuche mit verschiedenen. Einheiten der beschriebenen Art bestätigt wurde.
  • Bei der Fahrt eines Automobils mit Stufenrädern kann die Geschwindigkeit der angetriebenen Welle fortlaufend nur durch Einstellen der Maschinengeschwindigkeit mittels der Drossel geregelt werden, wodurch die allbekannte »Sägezahngeschwindiglceit« und Leistungsdiagramme erzielt werden. Bei Benutzung von reinen elektrischen Übertragungen werden alle Änderungen in der Geschwindigkeit der angetriebenen Welle elektrisch ausgeführt. Das elektrome:chanische Getriebe gemäß der Erfindung (Fig. 1) stellt somit eine Kombination dieser beiden Übertragungsarten dar, da die Geschwindigkeit nx der welle 14 von dem Planetenräderwerk sowohl von der mittleren Geschwindigkeit tao und der Relativgeschwindigkeit tt, abhängt, wobei entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Größe von ito mittels des Pedals 4 geregelt wird, während die Größen" elektrisch mittels der Reguliervorrichtung A mit der Zusatzeinheit B gesteuert wird. Die entwickelte Technik, auf der beispielsweise die Automobilindustrie beruht, wird somit bei der erfindungsgemäßen Übertragung zusammen mit der Technik benutzt, welche auf reiner elektrischer Übertragung beruht.
  • '\@Tährend bei ia.,=0 kein Fluß von elektrischer Kraft in der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung auftritt und der gesamte Kraftfluß demzufolge rein mechanisch ist, wird die elektrische Reaktionskraft bei ungeändertem Reaktionsdrehmoment durch die Relativgeschwindigkeit n,. steigen, bis ihr Maximum erreicht ist, wenn die Reaktionseinheit mit voller Ge:-schwindigkeit arbeitet. Wenn, in dieser Verbindung die Relativgeschwindigkeit tt,. so groß wird und eine solche Richtung hat, daß tt, = 0 ist, d. h. daß die Welle 14 stillsteht, muß die auf diese Welle übertragene mechanische Kraft gleich Null sein, und die elektrische Komponente dieser Reaktionseinheit 24 wird demzufolge, wenn die Verluste vernachlässigt werden, gerade so groß sein wie die von der Verbrennungskraftmaschine abgeleitete Kraft. Wenn diese Reaktionskraft entsprechend dem Beispiel der Fig. 1 über die- Einheit 27 zu der Welle 10 des Planetenrädergetriebes zurückgeführt wird, wird die Verbrennungskraftmaschine entlastet und demzufolge keine: wirksame Kraft abgeben, trotz der Tatsache, daß ein. volles Drehmoment an der Welle 14 erhalten. wird, oder, mit anderen Worten, daß ein geschlossener Kreis der Kraftübertragung erzielt wird, wobei dieser Kraftfluß zum Teil über das Planetenradgetriebe mechanisch und zum Teil über die Einheiten 24 und 27 elektrisch ist.
  • Wenn nun gemäß Fig. 5 die Einheit 27 mit der Welle 14 verbunden ist, kann die Reaktionskraft während der ersten Anlaßperiode nur teilweise von dieser Einheit absorbiert werden, bevor sie eine ausreichende Geschwindigkeit erlangt hat. In derselben Weise ist es, wie dies- oft bei rein- elektrischer Regelung vorkommt, möglich, diese, Schwierigkeit mit einem einstehbaren Widerstand in dem Ankerstromkreis zwischen den beiden Gleichstromeinheiten zu überwinden, welcher den Unterschied in der Kraft absorbiert und kurzgeschlossen werden kann, sobald die Welle 14 eine so hohe Geschwindigkeit erreicht hat, daß die Einheit 27 selbst in der Lage ist, die gesamte Reaktionskraft aufzunehmen.
  • Das Verfahren der Zurückführung der Reaktionskraft zu der Antriebswelle, hat demzufolge während der ersten Anlaufperiode vom Stillstand aus einen gewissen Vorteil. Auch mit dieser zuletzt genannten Methode gemäß der Fig. 1 kann. ein entsprechender Widerstand 30 nicht vollständig vermieden werden, wenn die Geschwindigkeit 7t und demzufolge die Geschwindigkeit der Einheit 27 geändert wird. Bei beiden Ausführungen kann die Reaktionskraft vollständig oder teilweise benutzt werden, sobald die Einheit 27 eine ausreichende Geschwindigkeit erlangt hat, und der elektrische Schaltplan ist: in beiden Fällen derselbe; dies bedeutet, daß in beiden Fällen. die Geschwindigkeitskomponenten n, und n,. einzeln. für sich geregelt werden können.
  • Wenn die Anordnung so ausgebildet wäre, daß beim Anlauf vom Stillstand aus die kelativgeschwindigkeit tt,, gerade so groß wie die mittlere Geschwindigkeit no bei voller Geschwindigkeit zt der Verbrennungskraftmaschine 1 wäre, und demzufolge die Reaktionseinheit 24 in der Lage wäre, das volle Reaktionsdrehmoment bei der Geschwindigkeit zu absorbieren, die alsdann durch das Ringrad 13 abgegeben, werden würde, so brauchte die Reaktionseinheit 24 nicht für denselben maximalen Kraftfluß wie die zugehörigen Einheiten bei rein elektrischer Übertragung dimensioniert zu werden, und es würde keine technische Weiterentwicklung hierdurch erreicht werden. Wenn aber, im Falle die mittlere Geschwindigkeit n, erreicht ist, die Relativgeschwindigkeit tt, gleichfalls bis zu einem Maximum in der umgekehrten Richtung reguliert werden, kann, so wird der gesamte Arbeitsbetrag natürlich der doppelte oder 2n, sein, was wiederum bedeutet, daß mit demselben Betrag des Arbeitsbereiches die Gleichstromeinheiten die Hälfte der Größe derjenigen haben werden, welche für eine reine elektrische Regulierung notwendig ist. Dieser an sich beträchtliche Gewinn mit Bezug auf die Größen der Einheiten muß hier gegenüber der Komplizie.rung berücksichtigt werden, die durch das Planetenradgetriebe bedingt ist.
  • Es ist erkannt worden, daß eine revolutionierende Änderung hinsichtlich einer fortlaufenden. Übertragung der Geschwindigkeit und des Drehmomentes nicht möglich ist, falls nicht die erforderlichen elektrischen Einheiten noch weiter radikal verringert werden können. In dieser Beziehung wurde gefunden, daß das gewünschte Ziel erreicht werden kann, wenn entsprechend dem Beispiel der Fig.1 eine Einstellung beider Komponenten t-to und tt,, verwendet wird.
  • Bei Automobilen wird der Start in der ersten Getriebestellung durch fortlaufende Erhöhung der Geschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine von einer gewissen minimalen Leerlaufgeschwindigkeit bis zu einer vorher bestimmten maximalen Geschwindigkeit durchgeführt. Dieser Start kann aber nur herbeigeführt werden, wenn eine Reibungskupplung od. dgl. zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der angetriebenen Welle eingeschaltet ist, um im Augenblick des Anfahrens den Unterschied in der von der Verbrennungskraftmaschine- gelieferten Kraft und der von der angetriebenen Welle aufgenommenen Kraft zu absorbieren. Dieser Teil des Startintervalls, währenddessen die Reibungskupplung benutzt wird, ist eine unvermeidbare Folge der Tatsache, daß das Anlaufen stattfinden muß, wenn die Maschine mit Leorlaufgeschwindigkeit arbeitet, und trägt dazu bei, die Wirksamkeit und Sicherheit des. Anlaufens zu verringern, macht ferner den Arbeitsgang schwieriger und erfordert eine unwirtschaftliche Überdimensionierung des Übersetzungsverhältnisses beim Start.
  • Wenn die erfindungsgemäße Übertragung benutzt wird, die in den Fig. 1 und 5 dargestellt ist, wird dieselbe Möglichkeit der Regulierung verwendet, d. h., es wird beim Starten von einer gewissen minimalen Leerlaufgeschwindigkeit izmtn die Relativgeschwindigkeit ii, die für den Start vom Stillstand aus notwendig ist, in demselben Verhältnis wie die Leerlaufg@schwindigkeit und demzufolge auch die Reaktionskraft verringert. Es ist hierbei möglich, einen Start ohne die Benutzung einer Reibungskupplung durchzuführen, wie dies aus der Kurve N 1 (Fig. 2) hervorgeht, welche die Geschwindigkeit n der Verbrennungskraftinaschine als Funktion der Geschwindigkeit itx der Welle 14 des Planetenrädergetriebes zeigt. Wenn die Verbrennungskraftmaschine mit einer Geschwindigkeit rt.In läuft, wird der entsprechende itö Wert in demselben Verhältnis verringert und demzufolge auch die negative Relativgeschwindigkeit -ii, welche erforderlich ist, wenn ein Start vom Stillstand der Welle 14 aus gemacht werden soll. Entsprechend dem Diagramm der Fig. 2 erhält die Relativgeschwindigkeit ihren Wert unverändert bei, wenn die Geschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine von rtn=in auf rt"",@ erhöht wird, wodurch die Welle 14 die Geschwindigkeit izxiitiiz erreicht hat. Von diesem Werte ankann die Geschwindigkeit der Welle 14 weiter bis zu ri.,rzzax erhöht werden, wenn die Geschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine unverändert bleibt, da die Relativgeschwindigkeit von ihrem maximalen ZVert in der negativen Richtung (- n,) bis zu demselben maximalen Wert in der positiven Richtung (, itr) geändert ist. Bei einem gewissen maximalen Wert von rz,. (Fig. 3) ist es also möglich, von einer geringeren Leerlaufgeschwindigkeit aus zu starten, welche dem ausgewählten, maximalen Wert von r7,. entspricht: Wenn in den Fig. 2 und 3 der Start bei verringerter Geschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine erfolgt, wird die Ankerspannung in. der Einheit 27 bei voller Feldspannung $a; gleichfalls proportional der Geschwindigkeit sinken. Wenn unter diesen Umständen auch die Reaktionskraft zu absorbieren ist, ist es, wie oben. erwähnt, notwendig, für das Starten einen Widerstand 30 in Reihe mit den Ankern der Gleichstromeinheit einzuschalten.
  • Wenn mit einem feststehenden Getriebe und einer Reibungskupplung entsprechend dem normalen Prinzip beiAutomobilen, derselbeRegulierbereich0-nxmax überbrückt werden soll, würde die gestrichelt gezeichnete Linie Art (Fig. 2) erzielt werden, wodurch die volle Kraftleistung nur bei einer einzigen Geschwindigkeit izxizi.ax erzielt werden kann, da nur an diesem Punkt die Verbrennungskraftmaschine mit voller Geschwindigkeit arbeitet. Bei der erfindungsgemäßen Regelung, entsprechend der Kurve N 1 (Fig.2), hat andererseits die Verbrennungskraftmaschine ihre volle Geschwindigkeit innerhalb des ganzen Arbeitsintervalls itrizziit bis rz,iztax, so daß auch die volle abgegebene Kraft innerhalb dieses ganzen Bereiches nutzbar gemacht werden kann, dessen Betrag 2;t.. ist. Die Kurven Aj1 und 1'2 des Diagramms (Fig. 2) können somit den maximalen, zur Verfügung stehenden Effekt (LV) darstellen. Die im Schnitt gezeichnete Fläche in Fig. 2 stellt in dieser Verbindung das Energieminimum dar, welches durch die Reibungskupplung absorbiert werden muß, weim das Anlaufen entsprechend der üblichen Methode bei Automobilen erfolgt, und dieser Energie -verbrauch wird vermieden, wenn das Starten mit dein erfindungsgemäßen Getriebe erfolgt.
  • Wem) anstatt dessen dasselbe Arbeitsintervall bei rein elektrischer Regulierung zu überbrücken ist, müssen die elektrischen Gleichstromeinheiten für das gesamte Geschwindigkeitsintervall 0-n"rrzax dimensioniert werden. Die Beziehung zwischen der Relativgeschwindigkeit ii,. und der maximalen Geschwindigkeit ii_, ist demzufolge ein Ausdruck für die Einheitsgrößen bei der erfindungsgemäßen Übertragung im Vergleich zu der rein elektrischen Regulierung. Bei einem verringerten elektrischen Kraftfluß des erfindungsgemäßen Verfahrens sinken auch die elektrischen Verluste in entsprechendem Grade, woraus eine höhere Leistung folgt. Auch in dieser Beziehung nimmt die erfindungsgemäße Übertragung eine Zwischenstellung zwischen einem reinen Zahnradgetriebe und einem rein, elektrischen Übertragungssystem ein und nähert sich in dieser Beziehung den Eigenschaften eines mechanischen Zahnrädergetriehes in dem Grade, wie die Beziehung zwischen it,, und iz,izzax verringert -,werden kann.
  • Aus Fig.2 und 3 ist zu erkennen, daß, je kleiner die Relativgeschwindgkeit ra,. und demzufolge auch die elektrische Kraftkomponente wird, um so kleiner auch das Intervall rzrrrzüz-rtxrrzax wird, innerhalb dessen die volle Leistungskraft. zur Z'erfügung steht. Diese Beschränkung kann jedoch durch die Einführung eines Stufengetriebes 17 entsprechend dem Beispiel der Fig. 1 vermieden werden, welches zwischen der Welle 14 der Planetenrädereinheit und der die Leistung abgebenden Welle 19 eingeschaltet ist, welche mittels der Kupplung 15 ausgerückt werden kann.. Hieraus haben die wohl erprobten Methoden, die bei Automobilen verwendet «erden, weiteren Vorteil aus dem fortlaufenden Regulierungsvorgang entsprechend den erfindungsgemäßen Prinzipien gezogen.
  • Während bei einem Automobil ein solches Stufengetriebe stets eine Unterbrechung in der Geschwindigkeit der Verbrennungskraftinaschine zur Folge hat, wenn das Getriebe geändert wird, ist es bei der beschriebenen Kombination möglich, den ununterbrochenen Zusammenhang aufrechtzuerhalten, und eine Änderung in. dem Stufengetriebe kann somit ohne irgendeine Änderung in der Geschwindigkeit der antreibenden oder der angetriebenen Welle 10 bzw. 19 stattfinden. Die Vorbedingung hierfür ist aber, daß das Verhältnis zwischen. einer jeden folgenden Stufe in dem Rädergetriebe ts=n@rrzaxlrtxrrziit ist, wobei nxmax undrzxrrzüt die angegebenen Grenzen in Fig. 2 und 3 sind.
  • Wenn man annimmt, daß das Stufengetriebe 17 nur aus einer Räderstufe mit der Umwandlung ir besteht. welche in den. Bereich I der Fig. =1 eingeschaltet ist, worauf die Getriebeänderung die Kupplung in den Bereich 1I bringt, so werden die Arbeitsbedingungen die folgenden sein: Beim Anlaufen mit leer laufender Verbrennungskraftmaschine wird die Geschwindigkeit iz,, der Leistungswelle 19 einen Verlauf entsprechend dem der Fig. 2 oder 3 zeigen. Wenn die maximale Geschwindigkeit innerhalb des Bereiches I erreicht worden ist, wird das Stufengetriebe in der oben beschriebenen Weise abgeschaltet. Wenn zu derselben Zeit, zu der das Ausrücket erfolgt, die Relativgeschwindigkeit von +n, auf -n, in der ebenfalls in Fig. 1 dargestellten Weise umgeschaltet wird, so wird das resultierende Übersetzungsverhältnis, wenn die Kupplung 15 wieder eingerückt ist, beim Eintritt in den Bereich II unverändert bleiben, da das Übersetzungsverhältnis in dem Planetengetriebe sich gerade um so, viel erhöht hat, wie es sich in, dem Stufengetriebe: während der direkten Kupplung vermindert hat.
  • Beim Eintritt in den Bereich II ist somit die gesamte Verringerung in dem Getriebe unverändert, aber die mittlere Geschwindigkeit hat sich wegen des ausgerückten Stufengetriebes von i2., auf u-no erhöht. Aus demselben Grund hat die Relativgeschwindigkeit der Welle 19 den Wert u - n, erhalten. Durch erneute Rcgelung von n, von ihrem maximalen Wert in der einen Richtung auf den maximalen Wert in der entgegengesetzten Richtung wird die Geschwindigkeit der Leistungswelle 19 innerhalb des Bereiches II bis auf aa,,iüa.e=u2 iz,,ircüz zunehmen. In den Diagrammen der Fig. 2 bis 4 ist u=3, und demzufolge ist in Fig. 4 iayiiaax=9 @cymüa. Infolge der Kombination des Planete-nräderwerltes und seiner elektrischen Einheiten mit dem Stufengetriebe ist es somit möglich, die Relativgeschwindigkeit 21, , bis auf ein Neuntel des gesamten Regulierbereiches zu verringern, was bedeutet, daß die elektrischen Einheiten gemäß der Erfindung nur ein Neuntel der Größe der entsprechenden Einheiten bei rein elektrischer Regulierung haben werden.
  • Auch bei Verwendung eines einzigen Stufengetriebes gemäß den Fig. 1 und 4 wird ein Regulierbereich erzielt, welcher die meisten praktischen Erfordernisse erfüllt. Bei einem gewöhnlichen Automobil finit einem Stufengetriebe, welches verschiedene Stufen hat, wird die höchste Geschwindigkeit, bei welcher der volle Effekt verfügbar ist, in der Regel nur 3- bis 4mal höher als die niedrigstmögliche Geschwindigkeit mit vollem Effekt sein, der somit geringer als halb so groß wie beim beschriebenen. Ausführungsbeispiel ist. Es ist aber nichts vorhanden, was eine weitere Erhöhung des Regulierbereiches entsprechend demselben Prinzip verhindert, so daß beim beschriebenen Beispiel der Regulierbereich für jede weitere hinzugefügte Räderstufe verdreifacht wird.
  • Da nun sowohl di,e Art des Arbeitens der in den Fig. 1 und 5 dargestellten Einzelheiten und die grun.d.-legenden Prinzipien auseinandergesetzt worden. sind, auf denen die erfindungsgemäße Übertragung aufgebaut ist, ist es nunmehr möglich, die Art des Funktionierens in ihrer Gesamtheit zu beschreiben, wobei angenommen wird, daß die Anordnung bei einem Automobil vorgesehen. ist.
  • Bevor das Automobil in Gang gesetzt wird, wird der Kontakt 50 geschlossen, beispielsweise mittels des Schaltschlüssels, wodurch die Batteriespannung zu den Magnetisierungs- und Hilfskreisen übertragen wird. Da die Verbrennungskraftmaschine stillsteht, hält der Zentrifugalre:gulato@r 5 den Kontakt 9 geschlossen" wodurch die Spule 40 Spannung erhält, und die Druckflüssigkeit von einer geeigneten Quelle aus, wie beispielsweise einer vom Motor angetriebenen Ölpumpe (nicht dargestellt), den Kolben. 37 der Zusatzeinheit B in dessen linke Endstellung drückt, so daß der Kontakt 49 zu derselben Zeit unterbrochen gehalten wird, zu der der Kontaktarm 33 in seiner Anlaßstellung gehalten wird. Zu derselben Zeit erhält die Feldwicklung 25 der Reaktionseinheit 24 Strom über den einstellbaren Widerstand 32, so daß der magnetische- Fluß 0, hergestellt wird, während die Feldwicklung 29 der Gleichstromeinheit 27 über die Reguliervorrichtung A die volle Feldspannung in der einen Richtung erhält, so daß auch der Fluß 0" entsteht.
  • Nunmehr wird die Verbrenn.ungskraftmaschine 1 mit Leerlaufgesc:hwindigkeit n",i" in Gang gesetzt, wodurch auch die Gleichstromeinheiten zu rotieren beginnen. Wenn die Magnetspule 46 in der Reguliereinheit C so dimensioniert und eingestellt ist, daß bei der Leerlaufgeschwindigkeit der Kontaktarm 45 sich in seiner unteren Stellung befindet, wird der Ankerstrom i durch die Gleichstromeinheiten. hindurch auf ein Minimum verringert oder unterbrochen, so daß demzufolge praktisch kein Reaktionsdrehmoment in der Reaktionseinheit 24 erhalten wird. Demzufolge arbeitet die Verbrennungskraftmaschine ohne Belastung und ohne daß ein antreibendes Drehmoment auf die- Leistungswelle 19 übertragen. wird. In dem Diagramm der Fig.4 ist somit ny=0 und n=n"Zt"-Während der Leerlaufgeschwindigkeit befindet sich der Hebel 18 des Getriebekastens 17 stets in seiner linken Stellung, und demzufolge findet das Anlaufen stets innerhalb des Bereiches I statt.
  • Beim Ingangsetzel des Automobils wird das Pedal 4 niedergedrückt, worauf die Verbrennungskraftmaschine sich zu beschleunigen beginnt und damit auch die Spannung in der Einheit 27 zunimmt:. Infolgedessen beginnt sich der Arm 45 nach oben zu bewegen, und ein Strom i beginnt durch die Anker der Gleichstromeinheiten hindurchzufließen, wodurch ein Reaktionsdrehmoment in der Einheit 24 und demzufolge auch ein antreibendes Drehmoment an der Welle 19 erhalten werden, so daß das Automobil sich in Gang setzt. In dem Maße, in welchem die Geschwindigkeit der Z' erbrennungslzraftmaschine und demzufolge die Ankerspannung in der Einheit 27 steigen, wird mehr und mehr von dem Widerstand 30 durch die Bewegung des Armes 45 abgeschaltet. Die Geschwindigkeit n,, der Leistungswelle steigt somit innerhalb des Bereiches 0-ia",yiaiii, und bei dieser letztgenannten Geschwindigkeit hat die Verbrennungskraftmaschine die mit den Handhebel ? eingestellte Geschwindigkeit erreicht. Solange der Handhebel 7 in dieser Lage verbleibt, wird die Geschwindigkeit der Maschine niemals die eingestellte N#Iaxima.lgeschwindigkeit, wie beispielsweise 2000, 3000 oder 4000 Umdrehungen je Minute, übersteigen.
  • Sobald die eingestellte Geschwindigkeit erreicht worden ist, beginnt der Zentrifugalregulator 5 zu arbeiten, wodurch der Kontakt 9 unterbrochen und statt dessen der Kontakt 8 geschlossen wird. Die Spule 39 erhält hierdurch Spannung, und das Ventil 38 wird für eine weitere Aufwärtstransformierung geöffnet, worauf der Arbeitskolben sich nach rechts zu bewegen beginnt und den Kontaktarm 33 von der Anlaßlage bei c, in der Uhrzeigerrichtung verschwenkt. Zu derselben Zeit wird hierdurch der Kontakt 49 geschlossen, und Widerstand 30 wird unabhängig von der Lage, in. der sich der Arm 45 befindet, kurz geschlossen. Von diesem Augenblick an arbeitet die Anlage! ohne jede Stromverluste in dem Widerstand 30.
  • Wenn der Kontaktarm 33 sich auf den Punkt c zu bewegt, sinkt das magnetische Feld 0, und demzufolge die Spannung in der Gleichstromeinheit 27 von ihrem maximalen Wert in der negativen Richtung bis auf Null, und die Geschwindigkeit der Reaktionseinheit 24 geht durch ihren. Nullwert hindurch. Die Geschwindigkeit n, der Leistungswelle 19 hat sich hierbei von nYmi-n bis auf n, erhöht, d. h. auf ihren mittleren Wert, wobei sich das Stufengetriebe im Arbeit.sbereich I befindet. Bei fortgesetzter Bewegung des Kontaktarmes 33 auf den Punkt b zu wird der Fluß 0#, in der Einheit 27 in der zu der vorhergehenden Richtung entgegengesetzten Richtung erhöht, und demzufolge beginnt die Einheit 27 als Generator zu arbeiten, während die Reaktionseinheit 24 die Motorfunktion übernimmt. Die Richtung des Ankerstromes i und die Richtung des Drehmomentes bleiben unverändert. Die Geschwindigkeit iah, der Leistungswelle 19 steigt weiter von ito bis zu ihrem maximalen Wert no+it, innerhalb des Bereiches I mit in Arbeit befindlichem Stufengetriebe.
  • An dem Punkt b hat sich der Kontaktarm 33 um 270° bewegt, und der Kontaktarm 42' beginnt die Zuleitung des Arbeitsstromes zu der Spule 20 der Kupplung 15 zu schließen, so daß ein Ausrücken erfolgt. Bei der fortgesetzten Bewegung des Kontaktarmes 33 von der Stellung b in die Lage a wird die Feldspannung in der Gleichstromeinheit 27 von ihrem positiven Maximalwert in ihren negativen Maximalwert umgeschaltet und erlangt somit an dem Punkt a nach einer Bewegung des Kontaktarmes 33 über 360° dieselbe Lage wie bei der Geschwindigkeit ny=it@min. Auch hierdurch schaltet die Reaktionseinheit 24 ihre Bewegungsrichtung um und erreicht demzufolge gleichfalls an dem Punkt a denselben Anlaßzustand wie bei nY=@tYyrtüt. Diese Umschaltung innerhalb des Bereiches b-a findet bei ausgerückter Leistungswelle statt und ohne daß demzufolge ein Drehmoment während der Ausrückungsperiode auf die Leistungswelle 19 übertragen wird, die daher irn wesentlichen ihre Geschwindigkeit ny=iao-l-air beibehält.
  • Während derAusrückungsperiode wird derArbeitsstrom über den Kontakt 21 an der Kupplung 15 sowie über den Kontaktarm 41 des Ventils 38 zu der Arbeitsspule 23 an dem Getriebekasten 17 eingeschaltet, wodurch. der Hebel 18 nach rechts umgelegt und eine direkte Kupplung in dem Getriebekasten bewirkt wird. Infolge des ausgewählten Übersetzungsverhältnisses in dem Getriebe it wird die Geschwindigkeit der die Kraft einführenden `Felle 16 des Getriebekastens denselben Wert an dem Punkt a erhalten wie die Geschwindigkeit n" der Welle 14, d. h., es ist ein Svnchronismus vorhanden, und die Kupplung kann ohne nennenswertes Gleiten eingerückt werden, das in der Kupplung 15 auftreten kann. Dies findet statt:, wenn der Kontaktarm 33 an dem Punkt a. nach einer Winkelbewegung von 360° vorbeigeht.
  • Beim Eintreten in den Bereich II erfolgt die Umschaltung auf das direkt wirkende Getriebe, ohne daß dies irgendeine Änderung in der Geschwindigkeit der angetriebenen oder der antreibenden Welle erfordert.
  • Bei fortgesetzter Bewegung des Kontaktarmes 33 findet derselbe Vorgang, wie vorher, innerhalb des Bereiches ii-o-l-iar statt, aber wegen der Änderung des Getriebes 17 für eine direkte Kupplung wird die neue mittlere Geschwindigkeit der Welle 19 innerhalb. des Bereiches II u-iao sein und die neue Relativgeschwindigkeit wird +it-ia, sein.
  • Wenn der Kontaktarm sich über 360-I-270° bewegt hat, hat der Arbeitskolben 37 seine rechte Endstellung erreicht, und das Automobil hat hierbei die maximale Geschwindigkeit erreicht, welche bei der mittels des Handgriffes 7 für die Verbrenn.ungskraftmaschine eingestellten Motorgeschwindigkeit, beispielsweise 80, 100 oder 120 Meilen (engl.) je Stunde, erreichbar ist. Der Handhebel ? kann für die Einstellung während des Antriebes sowohl innerhalb des Bereiches I als auch des Bereiches.II bewegt werden, so daß entsprechend den oben beschriebenen Grundsätzen das Anlaufen auf die neue Geschwindigkeit selbsttätig stattfindet, und zwar zum Teil durch Einsteilung der mittleren Geschwindigkeit n, und zum Teil durch Einstellen der Relativgeschwindigkeit ia, Bei allen Arbeitsbedingungen kann der Fahrer mit dem Pedal 4 die Besch'_eunigung bis zu ihrem maximalen Werte bei vollem Brennstoffeinlaß einstellen. Wenn in dieser Verbindung die Geschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine den eingestellten Wert überschreitet, wird der Brennstoffregulator 5 in der oben beschriebenen Weise geschlossen, und es ist demzufolge für den Fahrer nicht möglich, für das Automobil eine höhere maximale Geschwindigkeit als die eingestellte, z. B. 80 Meilen je Stunde, zu erreichen, auch wenn er das Pedal 4 in die weit offene Stellung stößt. Der Fahrer hat somit mit dem Pedal 4 die :Möglichkeit, die Beschleunigung auf Wunsch bis zu der durch den Handhebel ? eingestellten. maximalen Geschwindigkeit zu ändern.
  • Wenn der Fahrer zu bremsen wünscht, gibt er das Pedal 4 frei, wodurch die Verbrennungskraftmaschine an Geschwindigkeit verlieren wird, so daß der Arm an dem Ventil 3 den Kontakt 9 umschaltet, was zur Folge hat, daß der Kolben 37 sich nach links auf seine untere Stellung zu bewegen wird. Hierbei beginnt auch der Kontaktarm 33 in der entgegengesetzten Richtung zu arbeiten. Das Automobil führt alsdann sein Beharrungsvermögen auf die Brennkraftmaschine zurück und hält die mit dem Handliebel7 eingestellte Geschwindigkeit aufrecht. Der Vorgang ist hier derselbe wie in Verbindung mit dem Anfahren (Fig. 4), aber die Geschwindigkeit des Automobils nimmt von ny.iiiax bis auf Null bei selbsttätiger Umschaltung des Getriebes von der direkten Kupplung auf das Stufengetriebe ab, wenn die Grenzzone zwischen den Bereichen II und I überschritten ist.
  • Derselbe Vorgang findet statt, wenn das Automobil bergauf fährt und der durch den Fahrer eingestellte Brennstoffeinlaß nicht ausreicht, um die Geschwindigkeit des Automobils bei dieser Aufwärtsfahrt aufrechtzuerhalten. Der Kontaktarm 33 bewegt sich in dieser Verbindung in der der Uhrzeigerbewegung entgegengesetzten Richtung über einen solchen großen Winkel und gegebenenfalls mit einer selbsttätigen Änderung des Getriebes, daß ein Gleichgewichtszustand beim Bergauffahren an der von dem Fahrer eingestellten Pedallage erreicht wird. Da nach dem Anlaufen das Automobil stets wieder bis zum Stillstand zurückgebracht werden muß, so wird die Getriebestufe bei der gegebenen Anordnung stets im Bereich I bleiben, wenn das Automobil stillsteht, und dies erfolgt unabhängig davon. ob beim Bremsen noch eine Hilfsbremse benutzt wird.
  • Aus obigem geht hervor, daß die Ausschaltungsperiode innerhalb des Winkels 270 bis 360° oder umgekehrt so kurz wie möglich sein soll. Dies kann dadurch erreicht werden, daß tnan diesen Arbeitswinkel kleiner macht und die Geschwindigkeit des Kontaktarmes 33 innerhalb dieses Winkels erhöht. Da während der Ausrückung der Kupplung nur die Anker in den Gleichstromeinheiten ihre Geschwindigkeit zu ändern brauchen, ist kein praktisches Hindernis für eine solche schnelle Wiedereinstellung vorhanden.
  • Um ein weiteres erhöhtes Anlaßdrehmoment möglich zu machen, kann man während des ersten Teiles der Anlaßperiode den Fluß 0, durch Einstellung des Widerstandes 32 erhöhen. Hierfür ist für den Fachmann ein; große Anzahl von Möglichkeiten mit einer Einstellung der mittleren Geschwindigkeit sowie der Relativgeschwindigkeit und einer Änderung des Getriebes vorhanden.
  • Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Getriebekasten 17 nur mit einer Getriebestufe und einer direkten Kupplung versehen. Wenn mehrere Getriebestufen benutzt werden und demzufolge mehrere Arbeitsbereiche in dem Diagramm der Fig.4 vorlianden sind, führt der Kontaktarm 33 in diesem Fall eine Bewegung von mehreren Umdrehungen aus, und es sind mehrere Ausrückungszonen vorhanden.
  • In folgendem soll der Arbeitsgang gemäß Fig. 1, insbesondere beim Start mit Bezug auf die Diagramme der Fig. 2 und 3, auseinandergesetzt werden.
  • Wenn der Wagen stillsteht, läuft die Verbrennungskraftma.schine leer, und es wird kein erregender Strom auf die beiden Einheiten 24 und 27 übertragen, cla der Anlaßkontakt 50 unterbrochen ist; die Einheit 24 läuft mit einer Geschwindigkeit und in einer solchen Umdrehungsrichtung, daß entsprechend den Grundgleichungen n.., = i-Z" - n,. = 0, d. h. n" = n, ist.
  • Die beiden Einheiten 24 und 27 werden also- leer laufen, da sie keine Felderregung und demzufolge keinen Ankerstrom haben. Es kann also durch die Reaktionseinheit 24 kein Reaktionsdrehmoment entstehen, und demzufolge kann kein antreibendes Drehmoment auf die Leistungswel'e 14 übertragen werden.
  • Wenn der Anla.ßkontakt 50 geschlossen wird., erhalten die beiden Einheiten die volle Felderregung OP und (»,max, da sich die Vorrichtung A in ihrer Anlaßstellung (d. h. a° = 0°) befindet. Wenn die Felderregung der Einheit 27 hier auf einen maximalen Wert begrenzt wird, so daß die in der Einheit 24 induzierte Spannung höher als die in der Einheit 27 induzierte Spannung ist, wird ein Ankerstrom von der Einheit 24 aus zu fließen beginnen, welche in dieser Verbindung als Generator arbeitet. Dieser Strom wird alsdann über den Widerstand 30 zu der Einheit 27 geführt, welche hier als Motor arbeitet. Die Größe des Stromes wird von dem Unterschied zwischen den beiden induzierten Spannungen und von dem gesamten obmschen Widerstand in dem Ankerstromkreis abhängen, d. h. von dem inneren Widerstand der Einheiten und dem vorhandenen äußeren Zusatzwiderstand 30, welcher unter den gegenwärtigen Umständen = 0 angesehen werden kann.
  • Wenn also das Feld 0, auf eine geeignete Stärke beschränkt ist, kann jeder gewünschte Anlaßstrom i erzielt und demzufolge jede gewünschte Stärke des mechanischen Drehmomentes von der als Generator arbeitenden Einheit, dem sogenannten Reaktionsdrehmoment, absorbiert werden, welches vollständig durch das Produkt von i - OP, d. h. durch den Ankerstrom und das Feld der Einheit, bestimmt wird. Hieraus folgt, daß .das auf die angetriebene Welle 14 übertragene Anlaßdrehmoment, Nvenn der Wagen sich im Stillstand befindet, im voraus durch die Begrenzung des Feldes 0"mzax eingestellt werden kann.
  • Da beim Starten. der Wagen stillsteht, überträgt das Anlaßdrebmoment keine Kraft auf' die angetriebene Welle, Beim Starten braucht daher mir- so@ viel Brennstoff der Maschine zugeführt zu werden, daß deren Kraft die in den rotierenden Teilen entstehenden mechanischen und elektrischen Verluste kompensiert.
  • Die Hauptannahme, dieser Darlegung besteht aber darin, daß beim Anfahren gerade so viel Brennstoff zugeführt werden muß, daß die Maschine außerdem sich zu beschleunigen beginnt und daß spätestens bei der Geschwindigkeit n"1" der Unterschied zwischen den induzierten Spannungen der beiden Einheiten so groß ist und demzufolge auch die auf die angetriebene Welle ausgeübte Zugkraft, daß die vorhandenen Reibungen und andere Fahrtwiderstände überwunden werden und daß demzufolge mindestens dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine die Geschwindigkeit n"t;n erreicht hat, die angetriebene Welle 14 sich vom Stillstand aus zu beschleunigen beginnt (Fig.2 bis 4).
  • Während also im Moment des Anfahrens auf die angetriebene Welle keine nützliche Kraft übertragen wird und demzufolge das Anlaßdrehmoment auch bei unbeträchtlicher Brennstoffzufuhr in Verbindung mit der zunehmenden Geschwindigkeit % der Antriebswelle hoch isst, beginnt die Kraft zuzunehmen, wobei die hierbei entstehende nützliche Kraft auf die angetriebene Welle 14 übertragen wird. Die Brennstoffzufuhr muß somit gesteigert werden, wenn die Verbrennungskraftmaschine in der Lage ist, diese erhöhte Kraft weiterzuleiten und die Geschwindigkeit weiter zu erhöhen. Die Zeit, die für den Wagen verstreicht, um vom Stillstand aus die Geschwindigkeit n,iiain zu erreichen, wird demzufolge davon abhängen, wie schnell der Fahrer den Beschleuniger niederdrückt. Bei jeder Zunahme der Brennstoffzufuhr wird die Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine nur so viel über die Geschwindigkeit zz"i" erhöht, daß die auf die angetriebene Welle übertragene nützliche Kraft zusammen mit den entstehenden Verlusten gleich der Kraft der Verbrennungskraftmaschine bei dieser erhöhten Brennstoffzufuhr ist. Die alleinige Vorbedingung im Moment des Ingangsetzens besteht darin, daß der Fahrer mindestens so viel Brennstoff zuleitet, daß die entstehenden Verluste infolge des im voraus eingestellten Anlaßdrehmotn:entes für den Stillstand durch die Brennkraftmaschine gutgemacht «.erden können, andernfalls die Maschine zum Stillstand kommt.
  • Bei der Begrenzung der Felderregung I)xwnax der Einheit 27 kann die Geschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine beim Anlassen des Wagens so erhöht werden, daß sie dem ansteigenden Teil der Geschwindigkeitskurve N 1 (Fig. 2 und 3) folgt, vorausgesetzt, daß lediglich die Brennstoffzufuhr einen gewissen minimalen Wert übersteigt. Bei ausreichender Brennstoffzufuhr wird die erlaubte maximale Geschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine @i - zz,"Q@ erreicht, wobei die Anlaufzeit am kürzesten ist, wenn eine volle Brennstoffzufuhr benutzt wird: Sobald aber die Geschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine diese erlaubte Höchstgeschwindigkeit überschreitet, beginnt der Zentrifugalregulator 5 zu arbeiten, und die Feldspannung 0, beginnt, sich entsprechend dein Effekt der Vorrichtung A zu verringern, wie dies oben im einzelnen beschrieben wurde: Die Geschwindigkeitskurve-N1 der Verbrennungskraftmaschine wird hierbei bei %; = zz"nz.iiz von ihrem ansteigenden- Verlauf in die= Waagerechte übergehen.
  • Da bei ii;=n,"t" wie oben auseinandergesetzt, der Strom i, welcher durch die Einheiten 24 .und 27 fließt, nicht von größerer Stärke sein kann als die des Drehmomentes der angetriebenen Welle 14, welche durch den Strom bei der Geschwindigkeit n,min erreicht wird, so wird der angetriebenen Welle nicht mehr Kraft mitgeteilt; als dies der, von der Verbrennungskraftmaschine ausgesandten Energie entspricht, und die in diesen Einheiten: induzierten Spannungen können sich somit. nicht mehr voneinander unterscheiden, als dies dem inneren ohmschen Spannungsabfall der Einheiten entspricht. Dieser Spannungsabfall ist bei gewöhnlichen elektrischen Einheiten bei voller Belastung von der- Größenordnung von etwa 10% der induzierten Spannung und somit für zwei in Reihe geschaltete Einheiten ungefähr 20 %. Je kleiner die induzierte Spannung in der Einheit 27 ist, um so kleiner wird demzufolge die entsprechende induzierte Spannung in der Einheit 24 und somit auch die relative Geschwindigkeit n, sein.
  • Wenn ein verhältnismäßig kleiner Wert dieser relativen Geschwindigkeit v, erwünscht sein sollte, um dabei eine geringe Kraft der elektrischen Einheiten 24 und 27 zu erhalten, kann es notwendig sein, (,zlaa=e auf einen geringeren Wert als denjenigen zu beschränken, welcher der Einstellung des maximalen Drehmomentes für das erste Anlaufmoment entspricht, wobei das maximale Drehmoment hierbei größer wird, als dies für das Ingangsetzen des Wagens erforderlich ist. Wenn aber keine Erhöhung des maximalen Drehmomentes beim Anlaufen erwünscht ist, kann das anlassende Drehmoment, welches für das Ingangsetzen des Wagens notwendig ist, trotzdem in diesem Falle beibehalten werden, wenn ein Zusatzwiderstand 30 in Reihe mit den Ankern der Einheiten geschaltet ist (Fig. 1), wobei dieser Widerstand selbsttätig durch die Vorrichtung C kurzgeschlossen wird, wenn die Geschwindigkeit der Verbrennungsmaschine von ihrem niedrigsten Wert ia,ia sich erhöht.
  • Infolge dieser Maßnahmen können die Grundprinzipien, auf denen die Arbeitsdiagramme der Fig.2 bis 4 beruhen, für einen praktischen Arbeitsvorgang benutzt werden, wodurch, wie oben auseinandergesetzt, eine sehr wichtige Weiterentwicklung eines elektrisch-mechanischen Getriebes erhalten wird, da es mit beträchtlich kleineren elektrischen Einheiten ausgeführt werden kann, als dies sonst möglich ist.
  • Bei der auseinandergesetzten Anwendung wurde angenommen, daß der Antriebsmotor eine Verbrennungskraftmaschine ist. Die Übertragungseinrichtung gemäß der Erfindung kann aber auch bei unveränderten Grundsätzen mit jedem Antriebsmotor oder jeder Antriebseinheit verbunden. werden, wobei die Geschwindigkeit der antreibenden Welle für die Erreichung verschiedener Werte der mittleren Geschwindigkeit eingestellt werden kann.
  • Die grundlegende Gleichung für die Geschwindigkeitsverhältnisse zwischen zz., ne und n, gilt unverändert, wenn die Reaktionseinheit 24 mit einem anderen der drei Teile des Planetenrädergetriebes als dem Ringrad verbunden ist, wie beispielsweise mit dem Sonnenrad, wobei die anderen beiden Teile alsdann mit der angetriebenen und antreibenden Welle verbunden sind. Das Prinzip der mittleren Geschwindigkeit und der relativen Geschwindigkeit bleibt auch bei einer solchen anderen Kombination beibehalten.
  • In den Fig. 1 und 5 ist die Antriebswelle 10 mit dem Sonnenrad 11 und die angetriebene Welle 14 mit dem Planetenradträger 12 gekuppelt; diese Kombination ergibt, wie oben beschrieben, eine mittlere Geschwindigkeit der angetriebenen Welle, welche mal so groß wie die Geschwindigkeit der Antriebswelle ist.
  • In Fig. 6 ist die Antriebswelle 10 mit dem Sonnenrad 11 und die angetriebene Welle 14 mit dem Ringrad 13 gekuppelt; diese Kombination, ergibt eine mittlere Geschwindigkeit der angetriebenen Welle, die mal so, groß wie die Geschwindigkeit der Antriebswelle ist.
  • In Fig. 7 ist dieAntriebswelle 10 mit demPlanetenradträger 12 und die angetriebene Welle 14 mit dem Sonnenrad 11 gekuppelt; diese Kombination ergibt eine mittlere Geschwindigkeit der angetriebenen Welle, die h,-mal so groß wie die Geschwindigkeit der Antriebswelle ist.
  • In Fig. 8 ist die Antriebswelle 10 finit dem Planetenradträger 12 und d: e angetriebene Welle mit dem Ringrad 13 gekuppelt. Bei einer Übersetzung zwischen der Welle 14 und dem Ringrad 13 von 1 : 1 wird die mittlere Geschwindigkeit der angetriebenen Welle 14 mal so groß wie die Geschwindigkeit der Antriebswelle sein.
  • In Fig. 9 ist die Antriebswelle 10 mit dem Ringrad 13 und die angetriebene Welle mit dem Sonnenrad 11 gekuppelt; diese Kombination ergibt eine mittlere Geschwindigkeit der angetriebenen Welle, welche 1-k-mal so groß wie die Geschwindigkeit der Antriebswelle ist.
  • In Fig. 10 schließlich ist die Antriebswelle 10 mit dem Ringrad 13 und die angetriebene Welle mit dem Planetenradträger 12 gekuppelt. Bei einem Übersetzungsverhältnis zwischen der Welle 14 und dem Planetenradträ,ger 12 von 1 : 1 ergibt die Kombination eine mittlere Geschwindigkeit der angetriebenen Welle, welche mal so groß wie die Geschwindigkeit der Antriebswelle ist.
  • Alle Kombinationen gemäß den Fig. 1 und 5 und 6 bis 10 ergeben somit verschiedene Werte der mittleren Geschwindigkeit der angetriebenen Weile bei einer gewissen konstanten Geschwindigkeit der Antriebswelle und bei einem gewissen Verhältnis zwischen den Radien des Sonnenrades und des Planetenrades, d. h. bei einem gewissen k-W ert. Die günstigste Kombination hängt von der mittleren Creschwindigkeit ab, die für die angetriebene Welle bei einer gewissen Geschwindigkeit der Antriebswelle erwünscht ist.
  • Der Unterschied zwischen Fig. 5 und der Fig. 1 besteht darin, daß in Fig. 5 die! Einheit 27 mit der angetriebenen Welle 14 gekuppelt ist, was aber nicht die mittlere Geschwindigkeit der angetriebenen Welle ändert. In derselben Weise ist es möglich, in den Fig. 6 bis 10 die Einheit 27 mit der angetriebenen Welle anstatt mit der Antriebswelle zu kuppeln.
  • Die Gleichstromeinheit 27 kann, wie bei dem Beispiel der Fig. 1, mit einer Reihenwicklung 28 versehen sein, deren Funktion darin besteht, den Stromkreis gemäß denselben Prinzipien zu stabilisieren, die gewöhnlich bei getrennt erregten Gleichstromeinheiten verwendet werden. Diese Wicklung ist so angeschlossen, daß die Ankerspannung der Einheit sinkt, wenn die Maschine als Generator arbeitet und der Strom zunimmt, d. h. so, daß sie den infolge der ..Belastung auftretenden Stößen entgegenwirkt. Bei allen anderen bisher bekannten Anordnungen, bei denen der Fluß der Gleichstromeinheit so eingestellt wird, daß die Ankerspannung sich von einem positiven Wert in einen negativen Wert ändert bzw. umgekehrt, bedeutet eine solche Reihenwicklung stets, daß mit Sicherheit an der einen Polarität der Ankerspannung Stabilität erreicht ist, aber nicht an der anderen, bei der statt dessen eine erhöhte Instabilität erzielt wird, während die Stromrichtung umgekehrt ist.
  • Bei der in Fig. 1 dargestellten Kombination wird andererseits die Reihenwicklung eine stabilisierende Wirkung bei beiden Polaritäten haben, da., wie früher auseinandergesetzt, bei der Umsteuerung der Polarität der Ankerspannung die Einheit stets vom Generatorlau. f in Motorlauf oder umgekehrt übergeht, d. h., daß die Richtung des ungeänderten Stromflusses ungeändert aufrechterhalten bleibt. Eine solche Reihenwicklung ist von besonderer Wichtigkeit, wenn eine Gesch-vindigkeitsänderung bei konstantem oder nur wenig veränderbarem Drehmoment erwünscht ist, wie dies oft bei Arbeitseinheiten der verschiedensten Arten der Fall ist. Der Dämpfungseffekt der Reihenwicklung kann (Fig.11) verstärkt -werden, indem man die Einheit 27 mit einer Feldwicklung 51 mit einstellbarem Widerstand 52 vorsieht, welcher mit der Ankerspannung der Einheit gespeist wird und welcher die getrennt erregte Feldwicklung 29 verstärkt, wenn die Einheit als Generator arbeitet. Auch in diesem Fall bleibt die Dämpfung an beiden Spannungspolaritäten unverändert, während bei allen bisher bekannten Methoden diese Kombination nur das gewünschte Ergebnis an der einen Spannungspolarität ergibt.
  • Die erfindungsgemäße Übertragungseinrichtung ergibt somit einen bisher nicht bekannten Effekt, welcher wertvolle Regulierungsmöglichkeiten erlaubt. Es tritt keine Änderung auf, wenn die Gleichstromeinheit 24 statt dessen mit der erwähnten Reihenwicklung oder mit einer Kombination einer Reihenwicklung und einer sich. selbst erregenden Feldwicklung versehen wird. Auch in diesem Fall wirken die Wicklungen für die Dämpfung, wenn die Einheit als Generator arbeitet.
  • Das Prinzip der Erfindung wurde bei einer bevorzugten Ausführung beschrieben und dargestellt. Es können natürlich viele Abänderungen vorgenommen werden, ohne von den Merkmalen der Erfindung abzuweichen.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur .ununterbrochenen Regulierung der Geschwindigkeit und des Moments einer getriebenen Welle, besonders für Fahrzeuge u. dgl., nach Patent 932 878, bei der eine zweite elektrische Gleichstrommaschine mit separater Felderregung an die getriebene oder treibende Welle angeschlossen ist und ihr Anker elektrisch mit dem Anker der ersten elektrischen Gleichstrommaschine in Reihe geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide elektrischen Maschinen für eine Höchstleistung bemessen: sind, die stets geringer als die Höchstleistung der, Kraftmaschine bei höchster Drehzahl ist, .und daß das Mittel zur Einstellung der Felderregung der zweiten elektrischen Maschine und somit der erwähnten Relativgeschwindigkeit während der Periode, in der die Drehzahl der Kraftmaschine geändert wird, diese Felderregung auf einen solchen Höchstwert begrenzt, daß die induzierte Ankerspannung in der zweiten elektrischen Maschine niedriger ist als die induzierte Ankerspannung in der ersten e'.ektrischen Maschine und eine im Verhältnis zu letzterer Spannung entgegengesetzte Polarität hat, auch in dem Augenblick, indem die Kraftmaschine ihre niedrigste, vorher bestimmte Anlaufdrehzahl hat.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste elektrische Maschine für eine zugeführte Leistung bemessen ist, die der Höchstleistung der Kraftmaschine bei der niedrigsten Anlaufdrehzahl mindestens gleich ist oder sie übersteigt.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in. die Verbindung zwischen dem Planetengetriebe .und der getriebenen Welle ein Stufengetriebe eingebaut ist, dessen Schaltstufen so. bemessen sind, daß ein Übergang von einem Gang zum anderen ohne Änderung der Drehzahl der treibenden un.d der getriebenen Welle stattfinden kann, indem bei Auskupplung des Stufengetriebes und Änderung dessen Übersetzungsverhältnisses die Relativgeschwindigkeit von einem positiven Wert auf einen negativen Wert oder umgekehrt geändert wird, um zu. dem infolge des neuen Übersetzungsverhältnisses geänderten Wert der Nullpunktgeschwindigkeit zu passen.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3 für den Fall, daß die Kraftmaschine ein Verbrennungsmotor ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor mit einem von seiner Drehzahl unabhängigen Brennstoffregulator, z. B. einem Zentrifugalregulator, versehen ist, der während der Periode, wenn eine Auskupplung für die Gangumschaltung stattfindet und somit die Belastung aufhört, die Drehzahl des Verbrennungsmotors bei einem im voraus eingestellten Wert praktisch konstant aufrechterhält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 355 391.
DEA23055A 1954-07-12 1955-07-12 Anordnung zur ununterbrochenen Regulierung der Geschwindigkeit und des Moments einer getriebenen Welle, besonders fuer Fahrzeuge u. dgl. Pending DE1017696B (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008055580A1 (de) 2006-11-09 2008-05-15 Denteler Präzisionsteile GmbH Stufenloser fahrzeugantrieb
EP2306048A3 (de) * 2009-10-01 2013-04-10 Michael Bruce Farleigh Endean Elektrisches Antriebssystem

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE355391C (de) * 1916-01-06 1922-06-26 Thomas Foreign Patents Ltd Einrichtung zum Betrieb von Zuegen, bei denen der Triebwagen die Treibmaschine, zweielektrische Maschinen und ein Umlaufgetriebe enthaelt

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